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摘要：海砂的掺入对混凝土的耐久性能具有双面作用，为扬长避短，诸多学者针对海砂混凝土耐久性进行了大量研究。本文简单介绍了海砂对混凝土耐久性能的影响，分析了海砂淡化技术的研究进展，归纳了海砂混凝土耐久性能的研究及结论，提出了海砂用于混凝土结构物的建议，以供相关工程参考。
关键词：海砂；淡化海砂；耐久性；腐蚀
Abstract: the incorporation of sea sand has double function on the durability of concrete, to foster strengths and circumvent weaknesses, many scholars in view of the sea sand a lot of research on concrete durability. This article simply introduces the sea sand influence on durability of concrete, analyzes the research progress of sea sand desalination technology, summarizes the sea sand concrete durability research and conclusions, puts forward some Suggestions of sea sand used in concrete structures, with reference for related projects.
Key words: sea sand; Desalination sea sand; Durability; The corrosion
中图分类号：TU5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
随着我国经济的高速发展，建设工程项目日益增多。砂子作为混凝土的细骨料，其用量明显增加，某些沿海地区不断出现由于河砂短缺而滥用海砂的现象。海砂作为建筑用砂具有两面性：一方面它能够适当缓解河砂短缺的局面，避免河砂过度开采导致的环境问题；另一方面，由于海砂中所含氯离子对钢筋具有腐蚀作用，海砂的滥用可能会引发类似“海砂屋”的严重工程事故。目前，越来越多的学者意识到海砂混凝士耐久性研究的迫切性和重要性。
1海砂对于混凝土耐久性能的影响
关于海砂混凝土耐久性能的研究性试验早已在实验室开展，试验主要围绕着海砂混凝土的抗氯离子渗透性、碳化性能等展开。其中，氯离子的渗透性是混凝土耐久性能劣化的关键指标之一，它反映的是混凝土的密实程度以及混凝土对向其内部侵入的外部介质的抵抗能力。因此，关于海砂混凝土的抗氯离子渗透性能已成为目前相关研究及关注的热点。
海砂中所含盐类的主要成份包括NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2与Na2SO4等，其中氯离子和硫酸根对钢筋混凝土的危害最大。氯离子能够促使水泥中硅酸盐类的分解，同时提高水化反应进行的速度，在较短时间内即可生成较致密的C-S-H胶体，构成钙钒石的含量较少，氯化铝酸盐水化物(chloro—aluminate)的含量较多，因此导致混凝土虽早期强度较高却破坏了钢筋的钝态保护膜，从而造成钢筋腐蚀。硫酸根离子则会和水泥的水化产物Ca(OH)2发生反应形成水化物CaSO4·2H2O，之后再和水泥中的水化物C3A发生化学反应，产生钙钒石(ettringite)，从而使其体积膨胀，导致混凝土龟裂，对混凝土耐久性具有极大的影响。因此，一般不提倡以海砂作为混凝土的原材料，其主要原因是可能会对混凝土造成如下不良影响：1）氯离子可能会导致钢筋腐蚀。2）硫酸盐的侵蚀导致体积变化，从而降低混凝土的耐久性。3）碱金属离子（钠和钾等）可能会造成混凝土发生碱骨料反应引发膨胀。4）水溶性盐类能够使混凝土产生析晶现象。5）海砂级配过细，使工作度变差，且混凝土强度降低。6）不同的盐分含量对混凝土的凝结时间和强度发展具有不同的影响，如早期获得强度，会导致晚期强度损失。
2海砂淡化技术研究进展
20世纪末至今，人们对建筑结构耐久性的认识日益加深，海砂引起严重钢筋腐蚀问题的可能性也逐渐得到了学者及相关部门的重视。2004年，建设部颁布了《建设部关于严格建筑用海砂管理的意见》，其中明确规定：建筑工程中的海砂必须全部采用经过专门处理的淡化海砂。此外，意见还以强制性的条文形式规定：对于钢筋混凝土而言，海砂中的氯离子含量不应超过0.06％；对于预应力混凝土而言，尽量避免选用海砂，若必须使用时，则须经淡水冲洗，使其中氯离子的含量不超过0.02％。海域、部位等不同的海砂，其含盐量差距很大，然而，海砂的含盐量往往是“超标”的，因此，必须经过淡化处理且达到标准要求的海砂才能用作建筑用砂。实践证明：经淡化后，海砂的含氯量、含泥量及其贝壳含量都明显下降。目前，国内外多采用以下几种处理方法处理氯化物超标海砂：海滩自然放置法、淡水冲洗法、机械法以及混合法等。由于未经处理的海砂价格仅是河砂的l／3～l／4，同时，按照国家的规定淡化处理氯离子含量超标的海砂不仅费力、费时，还将导致成本的大幅提高，这些原因使得某些建筑结构的施工中，以隐蔽甚至公开的方式使用未经处理的海砂。为杜绝这一现象，必须建立健全相关法律法规，加强对建筑用海砂的监察与管理。
3海砂混凝土耐久性能的研究结论
目前，海砂混凝土的耐久性能研究结论如下：1)海砂混凝土的抗压强度在养护28d后将继续上升，随后即稍有下降趋势；而河砂混凝土的抗压强度却随时间的推移而呈持续增加的趋势，从未下降。如果添加浓度为4％的亚硝酸钙抑制剂，可以将混凝土的初期抗压强度提高15％，35周时的抗压强度则可提高2％一8％。2)使用Type II水泥能够将海砂混凝土末期的强度提高约3—8％。3)海砂混凝土中氯离子的浓度随时间的推移而逐渐下降，且混凝土的设计强度越高，其下降幅度越大；另添加浓度为4％的亚硝酸钙抑制剂，可将混凝土中的氯离子初始浓度降低8％。4)海砂混凝土弹性模数随时间的推移而增加，并在干湿循环2l周以后开始下降。河砂弹性模数较海砂的高，而且抑制剂的添加对弹性模数产生的影响不明显。5)海砂混凝土的电阻随时间推移而递增，但经干湿循环2l周以后开始呈现下降趋势。对于不同地区的海砂混凝土而言，其电阻随海砂的特性发生变化，且差异很大，但其电阻全部高于10kΩ·cm。6)对于海砂混凝土中的钢筋而言，在干湿循环作用7周以后，其腐蚀电位除在养治期间呈现不稳定趋势外，一直趋近于230mV SCE。在并未涂刷环氧树脂情况下，干湿循环35周以后，钢筋并不会出现生锈或孔蚀的情况。7)为避免因海砂的使用而造成混凝土的耐久性不好，最佳管理方法时：于第一时间进行新拌混凝土的氯离子检验，以免混凝土浇筑、硬固后再处理，增加困扰和成本。
4海砂用于混凝土的参考建议
4.1混凝土材料
使用海砂前需检测其C1－、SO42-的含量，若含量过高，则须水洗或河砂、海砂混合拌制使用。预应力混凝土应尽量避免使用海砂，若必须使用，也要用于次要构造物，待经过长期使用后并无任何的不利影响，才能考虑用于主要构造物。虽然ASTM所建议的FM值介于2.4—3.0之间，然而，大多数的海砂均不能满足这一要求，当不得已需使用时可以与粗砂混合以调节其FM值至满足此要求；若海砂过细则需使用较多水泥来达到相同的工作度，因此进行成本分析时须予以考虑，更须在使用前做配比设计和试拌，以确定其最佳配比（建议使用TypeⅡ和Type V水泥）。对钢筋的防蚀而言，以钢筋涂刷环氧树脂最为实用。环氧树脂能够阻隔鹽分侵蚀钢筋，因而对受海盐或海砂侵蚀的混凝土内筋而言，环氧树脂可有效的防止其腐蚀。此外，若使用亚硝酸钙腐蚀抑制剂，须提前试验并根据产品的特性来决定其用量，避免不良副作用的产生。
4.2配比的设计
在确保适当用水量的前提下，采用较低的水灰比能够提高混凝土的强度，同时降低氯离子相对于水泥重的总含量，使其符合规范的要求。也可以根据实际状况酌量添加波索兰材料，以提高混凝土的水密性和晚期强度。
4.3施工现场检测新拌混凝土中氯离子含量
新拌混凝土中的氯离子含量简易试验法适用于施工现场实时检测，常用设备包括电极棒(离子电极法及电极电流法)、试纸、盐分检知管。该法能够有效且迅速的测得施工建筑物混凝土中的氯离子含量。
4.4做定期捡测
对于那些以海砂为原材料的钢筋混凝土结构而言，须进行定期的现场腐蚀测定及分析，其中常用于检验的方法为电化学反应法及半电位法。如果有能力和条件测定混凝土的电阻并检验混凝土的氯离子含量和碳化程度，则更能有效提高检测的准确度。
4.5海砂的开采
混凝土的拌合用砂，除非不得已不提倡使用海砂；若须开采海砂时，应尽量避免海岸线的破坏，以防国土流失，生态破坏，甚至危及岸边工程。
5结语
海砂混凝土的耐久性是个极其复杂的问题，而目前我国的相关研究仍处于起步的阶段。为使海砂能被广泛的应用于建筑施工中，还须做诸多方面的深入研究
参考文献：
[1]张璐，施养杭．海砂对混凝土结构耐久性的影响及防治措施[J]．基建优化.2006(3)：76—77．
[2]周庆，许艳红，颜东洲．建筑中合理利用海砂资源的新技术[J]．全面腐蚀控制.2006.20(3)：8—l0．
[3]黄华县．海砂混凝土耐久性试验研究[D]．暨南大学，2007：1—l0．
[4]洪乃丰．海砂对钢筋混凝土的腐蚀与对策[J]．混凝土，2002(8)：12—14．
关键词：海砂；淡化海砂；耐久性；腐蚀
Abstract: the incorporation of sea sand has double function on the durability of concrete, to foster strengths and circumvent weaknesses, many scholars in view of the sea sand a lot of research on concrete durability. This article simply introduces the sea sand influence on durability of concrete, analyzes the research progress of sea sand desalination technology, summarizes the sea sand concrete durability research and conclusions, puts forward some Suggestions of sea sand used in concrete structures, with reference for related projects.
Key words: sea sand; Desalination sea sand; Durability; The corrosion
中图分类号：TU5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
随着我国经济的高速发展，建设工程项目日益增多。砂子作为混凝土的细骨料，其用量明显增加，某些沿海地区不断出现由于河砂短缺而滥用海砂的现象。海砂作为建筑用砂具有两面性：一方面它能够适当缓解河砂短缺的局面，避免河砂过度开采导致的环境问题；另一方面，由于海砂中所含氯离子对钢筋具有腐蚀作用，海砂的滥用可能会引发类似“海砂屋”的严重工程事故。目前，越来越多的学者意识到海砂混凝士耐久性研究的迫切性和重要性。
1海砂对于混凝土耐久性能的影响
关于海砂混凝土耐久性能的研究性试验早已在实验室开展，试验主要围绕着海砂混凝土的抗氯离子渗透性、碳化性能等展开。其中，氯离子的渗透性是混凝土耐久性能劣化的关键指标之一，它反映的是混凝土的密实程度以及混凝土对向其内部侵入的外部介质的抵抗能力。因此，关于海砂混凝土的抗氯离子渗透性能已成为目前相关研究及关注的热点。
海砂中所含盐类的主要成份包括NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2与Na2SO4等，其中氯离子和硫酸根对钢筋混凝土的危害最大。氯离子能够促使水泥中硅酸盐类的分解，同时提高水化反应进行的速度，在较短时间内即可生成较致密的C-S-H胶体，构成钙钒石的含量较少，氯化铝酸盐水化物(chloro—aluminate)的含量较多，因此导致混凝土虽早期强度较高却破坏了钢筋的钝态保护膜，从而造成钢筋腐蚀。硫酸根离子则会和水泥的水化产物Ca(OH)2发生反应形成水化物CaSO4·2H2O，之后再和水泥中的水化物C3A发生化学反应，产生钙钒石(ettringite)，从而使其体积膨胀，导致混凝土龟裂，对混凝土耐久性具有极大的影响。因此，一般不提倡以海砂作为混凝土的原材料，其主要原因是可能会对混凝土造成如下不良影响：1）氯离子可能会导致钢筋腐蚀。2）硫酸盐的侵蚀导致体积变化，从而降低混凝土的耐久性。3）碱金属离子（钠和钾等）可能会造成混凝土发生碱骨料反应引发膨胀。4）水溶性盐类能够使混凝土产生析晶现象。5）海砂级配过细，使工作度变差，且混凝土强度降低。6）不同的盐分含量对混凝土的凝结时间和强度发展具有不同的影响，如早期获得强度，会导致晚期强度损失。
2海砂淡化技术研究进展
20世纪末至今，人们对建筑结构耐久性的认识日益加深，海砂引起严重钢筋腐蚀问题的可能性也逐渐得到了学者及相关部门的重视。2004年，建设部颁布了《建设部关于严格建筑用海砂管理的意见》，其中明确规定：建筑工程中的海砂必须全部采用经过专门处理的淡化海砂。此外，意见还以强制性的条文形式规定：对于钢筋混凝土而言，海砂中的氯离子含量不应超过0.06％；对于预应力混凝土而言，尽量避免选用海砂，若必须使用时，则须经淡水冲洗，使其中氯离子的含量不超过0.02％。海域、部位等不同的海砂，其含盐量差距很大，然而，海砂的含盐量往往是“超标”的，因此，必须经过淡化处理且达到标准要求的海砂才能用作建筑用砂。实践证明：经淡化后，海砂的含氯量、含泥量及其贝壳含量都明显下降。目前，国内外多采用以下几种处理方法处理氯化物超标海砂：海滩自然放置法、淡水冲洗法、机械法以及混合法等。由于未经处理的海砂价格仅是河砂的l／3～l／4，同时，按照国家的规定淡化处理氯离子含量超标的海砂不仅费力、费时，还将导致成本的大幅提高，这些原因使得某些建筑结构的施工中，以隐蔽甚至公开的方式使用未经处理的海砂。为杜绝这一现象，必须建立健全相关法律法规，加强对建筑用海砂的监察与管理。
3海砂混凝土耐久性能的研究结论
目前，海砂混凝土的耐久性能研究结论如下：1)海砂混凝土的抗压强度在养护28d后将继续上升，随后即稍有下降趋势；而河砂混凝土的抗压强度却随时间的推移而呈持续增加的趋势，从未下降。如果添加浓度为4％的亚硝酸钙抑制剂，可以将混凝土的初期抗压强度提高15％，35周时的抗压强度则可提高2％一8％。2)使用Type II水泥能够将海砂混凝土末期的强度提高约3—8％。3)海砂混凝土中氯离子的浓度随时间的推移而逐渐下降，且混凝土的设计强度越高，其下降幅度越大；另添加浓度为4％的亚硝酸钙抑制剂，可将混凝土中的氯离子初始浓度降低8％。4)海砂混凝土弹性模数随时间的推移而增加，并在干湿循环2l周以后开始下降。河砂弹性模数较海砂的高，而且抑制剂的添加对弹性模数产生的影响不明显。5)海砂混凝土的电阻随时间推移而递增，但经干湿循环2l周以后开始呈现下降趋势。对于不同地区的海砂混凝土而言，其电阻随海砂的特性发生变化，且差异很大，但其电阻全部高于10kΩ·cm。6)对于海砂混凝土中的钢筋而言，在干湿循环作用7周以后，其腐蚀电位除在养治期间呈现不稳定趋势外，一直趋近于230mV SCE。在并未涂刷环氧树脂情况下，干湿循环35周以后，钢筋并不会出现生锈或孔蚀的情况。7)为避免因海砂的使用而造成混凝土的耐久性不好，最佳管理方法时：于第一时间进行新拌混凝土的氯离子检验，以免混凝土浇筑、硬固后再处理，增加困扰和成本。
4海砂用于混凝土的参考建议
4.1混凝土材料
使用海砂前需检测其C1－、SO42-的含量，若含量过高，则须水洗或河砂、海砂混合拌制使用。预应力混凝土应尽量避免使用海砂，若必须使用，也要用于次要构造物，待经过长期使用后并无任何的不利影响，才能考虑用于主要构造物。虽然ASTM所建议的FM值介于2.4—3.0之间，然而，大多数的海砂均不能满足这一要求，当不得已需使用时可以与粗砂混合以调节其FM值至满足此要求；若海砂过细则需使用较多水泥来达到相同的工作度，因此进行成本分析时须予以考虑，更须在使用前做配比设计和试拌，以确定其最佳配比（建议使用TypeⅡ和Type V水泥）。对钢筋的防蚀而言，以钢筋涂刷环氧树脂最为实用。环氧树脂能够阻隔鹽分侵蚀钢筋，因而对受海盐或海砂侵蚀的混凝土内筋而言，环氧树脂可有效的防止其腐蚀。此外，若使用亚硝酸钙腐蚀抑制剂，须提前试验并根据产品的特性来决定其用量，避免不良副作用的产生。
4.2配比的设计
在确保适当用水量的前提下，采用较低的水灰比能够提高混凝土的强度，同时降低氯离子相对于水泥重的总含量，使其符合规范的要求。也可以根据实际状况酌量添加波索兰材料，以提高混凝土的水密性和晚期强度。
4.3施工现场检测新拌混凝土中氯离子含量
新拌混凝土中的氯离子含量简易试验法适用于施工现场实时检测，常用设备包括电极棒(离子电极法及电极电流法)、试纸、盐分检知管。该法能够有效且迅速的测得施工建筑物混凝土中的氯离子含量。
4.4做定期捡测
对于那些以海砂为原材料的钢筋混凝土结构而言，须进行定期的现场腐蚀测定及分析，其中常用于检验的方法为电化学反应法及半电位法。如果有能力和条件测定混凝土的电阻并检验混凝土的氯离子含量和碳化程度，则更能有效提高检测的准确度。
4.5海砂的开采
混凝土的拌合用砂，除非不得已不提倡使用海砂；若须开采海砂时，应尽量避免海岸线的破坏，以防国土流失，生态破坏，甚至危及岸边工程。
5结语
海砂混凝土的耐久性是个极其复杂的问题，而目前我国的相关研究仍处于起步的阶段。为使海砂能被广泛的应用于建筑施工中，还须做诸多方面的深入研究
参考文献：
[1]张璐，施养杭．海砂对混凝土结构耐久性的影响及防治措施[J]．基建优化.2006(3)：76—77．
[2]周庆，许艳红，颜东洲．建筑中合理利用海砂资源的新技术[J]．全面腐蚀控制.2006.20(3)：8—l0．
[3]黄华县．海砂混凝土耐久性试验研究[D]．暨南大学，2007：1—l0．
[4]洪乃丰．海砂对钢筋混凝土的腐蚀与对策[J]．混凝土，2002(8)：12—14．